在心血管疾病研究领域，心肌缺血再灌注损伤(MIRI)一直是备受关注的焦点难题。随着现代医学中血管再通治疗手段(如溶栓、经皮冠状动脉介入治疗等)在急性心肌梗死患者中的广泛应用，缺血导致的心肌损伤在一定程度上得到了有效控制，但随之而来的再灌注损伤却成为了影响患者预后的新挑战，严重阻碍着心肌缺血疾病治疗效果的进一步提升。MIRI的发病机制极为复杂，涉及氧化应激、炎症反应、细胞凋亡、钙超载以及线粒体功能障碍等多个方面，目前仍有诸多关键环节尚未完全明确，这也使得临床上缺乏针对MIRI的特效治疗方法。

2025年6月2日，华中科技大学同济医学院附属协和医院胡德胜教授团队和罗珊珊教授团队联合德国慕尼黑大学心血管疾病预防研究所Andreas J R Habenicht教授团队在Nature communications上发表了题为“Myocardial mitochondrial antiviral signaling protein promotes heart Ischemia-reperfusion injury via RIG-I signaling in mice”的重要研究成果。该研究揭示了心肌线粒体抗病毒信号蛋白MAVS从病毒免疫到心脏损伤的跨界机制，首次证实MAVS在无病毒感染的心肌缺血再灌注过程中被激活并诱导心肌损伤，系统地揭示了RIG-I-MAVS-JNK信号通路在MIRI中的关键作用，为心血管疾病治疗领域提供了全新的研究方向与潜在干预靶点。 

一、MAVS在MIRI中高表达：从病毒免疫到心脏损伤

MAVS作为线粒体外膜的关键蛋白，在传统研究中被认为主要参与机体抗病毒免疫应答，即通过激活NF-κB和干扰素信号通路，诱导促炎细胞因子释放，启动宿主抗病毒免疫反应。本研究中作者发现，在小鼠心肌缺血再灌注6小时后，心脏组织中MAVS的表达显著上调；进一步分离心脏原代心肌细胞与非心肌细胞、免疫细胞与非免疫细胞，发现MAVS表达升高主要来源于心肌细胞，证实心肌细胞来源的MAVS与MIRI的发生发展密切相关。

为了探究MAVS在MIRI过程中的具体作用，作者首先利用系统性敲除MAVS基因小鼠(MAVS-KO)模型进行验证，发现雄性MAVS-KO小鼠在急性 MIRI中表现出心脏功能改善(左心室射血分数提升)、梗死面积缩小、炎性细胞浸润减少、心肌细胞凋亡减少、线粒体嵴肿胀和破裂显著减轻以及心肌酶水平降低；在慢性MIRI过程中也表现出不良心室重构的缓解，包括血管新生增加、心肌纤维化程度降低和心肌肥大的改善。随后作者利用心肌特异性敲低MAVS小鼠模型，得到与系统性敲除MAVS小鼠类似的结果，证实心肌细胞表达的MAVS而非心肌细胞以外表达的MAVS介导了MIRI引起的多种损伤。为了进一步了解MAVS如何损伤心肌细胞，作者构建了具有MAVS过表达或MAVS敲低的心肌细胞系，并利用体外缺氧复氧模拟体内缺血再灌注损伤。结果显示，MAVS敲低可明显减少缺氧-复氧条件下心肌细胞的凋亡，缓解线粒体膜电位损伤并维持保护性谷胱甘肽水平，而MAVS过表达心肌细胞则呈现相反的表型。 

图1. MAVS缺失保护心脏免受MIRI损伤 

图2. 心肌特异性敲低MAVS保护心脏缺血再灌注晚期损伤

二、内源性RNA：激活RIG-I/MAVS的潜在扳机

为了更详细地解析MIRI期间MAVS激活的信号通路，作者利用蛋白质组学测序分析发现，MIRI心脏中的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和视黄酸诱导基因I (RIG-I)信号通路发生富集。通过检测MIRI过程中RIG-I和MAVS的表达与激活状态发现，RIG-I及MAVS的K63型泛素化程度均明显增强，表明RIG-I和MAVS的激活与MIRI的发生发展密切相关，因此，作者进一步解析了RIG-I/MAVS在MIRI过程中如何被激活。

多种心肌损伤往往伴随着心肌细胞死亡，这一过程可能引发内源性DNA或RNA的产生，MIRI是否也涉及内源性RNA作为RIG-I的潜在激活因素？为了验证这一猜想，作者利用体外实验模型展开深入研究。结果显示，来自心脏梗死区和梗死危险区的总RNA能够显著诱导HEK293T细胞中RIG-I和MAVS的表达上调，并在转录水平上增加转化生长因子-β激活激酶1 (TAK1)、肿瘤坏死因子相关因子6 (TRAF6)、干扰素-α (IFN-α)和干扰素-γ (IFN-γ)的表达。进一步数据证实，再灌注组RNA转染组中RIG-I的K63型泛素化程度明显增强，证明病理组织中总RNA能够激活RIG-I/MAVS通路。由此作者推测，损伤心肌细胞产生的内源性RNA参与并激活了MIRI过程RIG-I-MAVS级联反应。为了验证这一猜想，作者检测了内源性双链RNA (dsRNA)。结果显示，梗死区的dsRNA含量与假手术组和再灌注组的远端区相比呈现出显著的升高。这一关键发现为内源性宿主dsRNA在MIRI中作为激活RIG-I/MAVS级联反应的触发因素提供了初步的证据，也为后续深入探究MIRI的发病机制指明了重要方向。 

图3. MIRI过程中宿主内源性RNA激活并启动RIG-I/MAVS级联反应

三、MAVS的信号枢纽作用：激活损伤相关信号通路关键蛋白 

接下来，作者进一步解析了MIRI中MAVS发挥损伤的作用机制。首先利用IP质谱鉴定了MIRI过程中与MAVS相互作用的蛋白，其中丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶7 (MAP3K7/TAK1)和RIG-I蛋白与MAVS的相互作用最强。既往研究表明，MAVS可招募TRAF家族成员形成信号复合物。作者通过免疫共沉淀检测MAVS、TAK1与候选互作蛋白TRAF2/3/5/6之间的相互作用，发现MAVS与TAK1、MAVS与TRAF2/3/6、TAK1与TRAF3/5/6、TRAF6与TRAF2/3/5在体内存在两两相互作用，并且TRAF5/6呈现上调，而TRAF2/3呈现下调。体外荧光共振能量转移(FRET)实验进一步独立证实MAVS与TAK1、TRAF6存在直接两两相互作用。已有研究报道TRAF6参与TAK1激活并触发下游凋亡相关通路，因此，TRAF6可能是参与促进MIRI的重要蛋白，而TAK1在MIRI中的作用尚不清楚。

作者进一步利用体外过表达系统研究了三者之间的关系。结果表明，在稳态条件下，TRAF6和TAK1均匀分布于细胞质，而MAVS主要定位于线粒体且呈非聚集状态的非激活状态。然而，当TAK1或TRAF6与MAVS共表达时，其分布从主要的细胞质表达转变为与线粒体结合并与MAVS共定位。此外，当TAK1和TRAF6与MAVS共表达时，三者可形成明显的共定位复合物，且MAVS呈现斑点状聚集(即朊病毒样聚集)，表明MAVS处于激活状态。并且，MAVS与TAK1和TRAF6共过表达时出现凝胶迁移率改变，提示MAVS可能发生泛素化等翻译后修饰，通过半变性去污剂琼脂糖凝胶电泳(SDD-AGE)检测，观察到MAVS发生寡聚化，证实TAK1和TRAF6与MAVS共表达可诱导MAVS激活。这些结果表明，MAVS激活后可作为蛋白互作平台，诱导TAK1和TRAF6聚集形成复合物，进一步触发下游信号通路。  

图4. MIRI中MAVS募集TAK1/TRAF6形成活性复合物

四、MAVS-JNK信号通路：MIRI的核心调控者

该研究前期数据证实，MAVS过表达诱导体外心肌细胞凋亡增加，KEGG分析发现损伤心肌组织中有MAPK信号通路的富集，由此推测MAPK下游凋亡相关的JNK信号通路在细胞死亡中发挥了重要作用。进一步结果证实，MAVS通过TAK1/TRAF6调节非经典MAPK/JNK信号通路下游蛋白，继而激活p38、ERK以及包括TBK1-IRF3-NF-κB在内的经典通路。同时，凋亡相关蛋白cleaved caspase3、PARP和BAX增加，BCL2减少。综上表明， MIRI过程激活RIG-I-MAVS信号通路，招募TAK1和TRAF6，导致TAK1磷酸化并激活MAPK/JNK通路激活，最终触发心肌细胞凋亡，而MAVS缺失显著抑制MAPK/JNK通路和凋亡级联反应。 

图5. MAVS通过TAK1/TRAF6轴激活MAPK/JNK通路促进心肌细胞凋亡并影响线粒体功能

五、靶向阻断MAVS/JNK通路：保护MIRI的重要途径

1. 清除活性氧(ROS)可抑制MAVS/JNK通路激活

该研究前期数据表明，MIRI可诱导ROS升高，而MAVS敲低可抑制体内ROS升高。对野生型和MAVS-KO小鼠的新生心肌细胞进行线粒体应激测试发现，在缺氧复氧条件下，MAVS敲除显著增强线粒体功能和线粒体呼吸代谢，从而减轻线粒体损伤。体内ROS清除实验结果显示，ROS清除剂mitoquinone mesylate (MitoQ)显著降低野生型小鼠总ROS水平，减少心肌酶释放以及心肌梗死面积，有效保护短期心肌损伤。进一步分析发现，MitoQ可显著抑制MAVS和RIG-I的K63泛素化增强和体内JNK磷酸化水平。以上均表明，ROS参与了MIRI过程中MAVS/JNK的激活，而清除ROS可抑制/MAVS/JNK激活带来的心肌损伤。  

图6. 活性氧参与RIG-I/MAVS/JNK通路促进心肌细胞凋亡

2. JNK抑制剂在MIRI中发挥心脏保护作用

为了验证阻断JNK通路是否能够发挥保护性作用，作者使用了JNK抑制剂AS601245和SP600125，以及JNK激动剂对照进行干预实验。结果显示，JNK抑制剂处理后可显著改善小鼠心脏功能，并缩小心肌梗死面积和减轻组织的病理损伤，而当给予JNK激动剂处理时，小鼠心脏功能出现了明显恶化，心肌损伤程度加剧。以上数据证实，MAVS-JNK信号通路的激活在MIRI中发挥着不可或缺的关键调控作用。 

图7. JNK抑制剂在MIRI早期发挥保护作用

综上，该研究证实在MIRI过程中，损伤的心肌细胞产生内源性RNA触发胞内感受器RIG-I，激活心脏梗死区及危险区心肌细胞中线粒体MAVS，随后激活的MAVS募集TRAF6和TAK1形成活性复合物，触发下游MAPK/JNK级联反应，进一步激活凋亡、炎症等信号通路，引发早期心肌细胞凋亡和组织炎症，最终导致晚期不良心室重构。 

图8. 研究概述图

这项研究中，RIG-I-MAVS-JNK信号通路的发现打破了传统对MAVS主要参与抗病毒免疫的认知，丰富和完善了对MIRI发病机制的理解，为深入解析这一复杂病理过程提供了全新的视角和关键线索，更提示通过干预“内源性RNA-RIG-I-MAVS-JNK” 轴，可能实现心肌缺血损伤的精准防护，为未来临床治疗提供了极具潜力的新策略。

华中科技大学同济医学院附属协和医院助理研究员康真玉、博士研究生杨梦灵、中国中医科学院西苑医院刘玥教授为论文共同第一作者。华中科技大学同济医学院附属协和医院胡德胜教授、罗珊珊教授和德国慕尼黑大学心血管疾病预防研究所Andreas J R Habenicht教授为论文共同通讯作者。该研究受到非传染性慢性病国家科技重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、德国科学研究基金会、Corona基金会、中国博士后科学基金和湖北省生物靶向治疗重点实验室基金的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-60123-7

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